基于智能超表面的无人机通信联合波束赋形与航迹规划

摘要

由于通信网络向"空-天-地-海"的立体架构发展,无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)在通信中的应用受到了广泛的关注.与传统方式相比,以直射路径为主导信道的UAV通信方式具有更稳定、可靠性更高的通信性能.然而,随着高频信号的使用直射路径也更易受到复杂环境的影响.智能超表面(reconfigurable intelligent surface,RIS)作为一种新型绿色通信技术,可对信号进行智能的反射从而改善信号的传播环境达到提高系统性能的目的.基于此,研究了RIS辅助的UAV通信系统,通过联合设计RIS无源波束赋形与UAV飞行航迹以最大化系统的频谱效率.首先,对于任意的UAV飞行位置得到最大化信号接收信噪比的最佳RIS相移设计.然后,基于禁忌搜索算法优化UAV的飞行航迹.最后,仿真结果证明所提联合优化算法不仅可先于直飞方式和启发式飞行方案找到更好的UAV位置,且最大频谱效率与直飞方案和启发式方案相比分别提高了28％和16％.